JP3874180B2

JP3874180B2 - ピエゾ式燃料噴射装置

Info

Publication number: JP3874180B2
Application number: JP2002096698A
Authority: JP
Inventors: 孝一望月; 猪頭　　敏彦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2022-03-29
Also published as: JP2003293910A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、エンジンという）に搭載される燃料噴射装置に関し、特に圧電振動子により弁部材を駆動するピエゾ式燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低燃費、低エミッション等の効果を得ることを目的として、エンジンシリンダ内に直接に燃料を噴射させる燃料噴射システムが知られている。このような燃料噴射システムに用いられる燃料噴射装置としては、燃料噴射量の制御性能やエンジンシリンダ内での燃焼性を向上させるという観点から、短時間で多くの噴射量が得られるよう、高速応答性及び高噴射率を実現できるものであることが望まれている。
【０００３】
高速応答性を実現する燃料噴射装置として、圧電振動子（ピエゾエレクトリックバイブレータ）により弁部材を駆動するピエゾ式燃料噴射装置が公知である。このピエゾ式燃料噴射装置では、圧電振動子を駆動するために多くの電気エネルギーを消費する。そこで、圧電振動子の駆動エネルギーを低減すべく駆動電圧を低くすると、圧電振動子の変位量が減少してしまい、所望の噴射率を得るのに必要な弁部材のリフト量を確保できなくなる。
【０００４】
そこで、圧電振動子の変位量を流体を利用して拡大し、弁部材に伝達する方法が特開平６−２８０７１１号公報等に提案されている。この方法を実現するピエゾ式燃料噴射装置の一例を図５及び図６に示す。
図５，６のピエゾ式燃料噴射装置１００には燃料室１０１及び背圧室１０２が形成され、燃料室１０１の燃料を噴射する噴孔１０３が設けられている。円柱状を呈するピストン１０４は、圧電振動子１０５の伸縮に伴い中心軸方向に往復移動する。ピストン１０４の噴孔側端部１０４ａは背圧室１０２に臨んでいる。断面円形のニードル状を呈する弁部材１０６は、中心軸方向に往復移動することで噴孔１０３を開閉する。弁部材１０６は、拡径された拡径部１０７を反噴孔側端部に有している。拡径部１０７の噴孔側端部１０７ａは燃料室１０１に臨み、その燃料室１０１の燃料圧力を噴孔１０３を開放する噴孔開放方向Ｘに受けている。また拡径部１０７の反噴孔側端部１０７ｂは背圧室１０２に臨み、その背圧室１０２の流体圧力を噴孔１０３を閉塞する噴孔閉塞方向Ｙに受けている。
【０００５】
ピエゾ式燃料噴射装置１００において、弁部材１０６により閉塞された噴孔１０３を開放して燃料を噴射するには、圧電振動子１０５の収縮によりピストン１０４を移動させて背圧室１０２の流体圧力を減圧する。これにより、燃料室１０１と背圧室１０２との差圧による力を拡径部１０７等で受けた弁部材１０６が噴孔開放方向Ｘにリフトする。このとき弁部材１０６の拡径部１０７は、ピストン１０４の移動による背圧室１０２の容積変化を打ち消すように移動する。したがって、拡径部１０７の外径をピストン１０４の外径よりも小さくすることで、拡径部１０７の変位量すなわち弁部材１０６の変位量（リフト量）をピストン１０４の変位量に対して、ひいては圧電振動子１０５の変位量に対して大きくできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記ピエゾ式燃料噴射装置１００において、圧電振動子１０５の変位量に対する弁部材１０６の変位量の拡大率（以下、変位拡大率ともいう）は、背圧室１０２に臨むピストン１０４及び拡径部１０７の外径に依存する。具体的に、ピストン１０４の外径に対する拡径部１０７の外径の相対比が小さいほど変位拡大率が増大する。また、弁部材１０６をリフトさせるのに必要な力（以下、リフト発生力という）は、燃料室１０１に臨む拡径部１０７の外径が大きいほど増大する。
【０００７】
以上により、ピエゾ式燃料噴射装置１００においてリフト発生力を確保すべく拡径部１０７の外径を大きくする場合には、それに合わせてピストン１０４の外径を大きくしないと、変位拡大率が小さくなり弁部材１０６のリフト量が減少する。これに対し、変位拡大率を大きくして弁部材１０６のリフト量を確保するには、ピストン１０４の外径に対する拡径部１０７の外径の相対比を縮小すればよい。しかしその場合、ピストン１０４の外径の絶対値が小さいと拡径部１０７の外径の絶対値が著しく小さくなり、リフト発生力が低下する。このリフト発生力の低下は、装置１００の応答性を悪化させる。尚、ピストン１０４の外径を大きくすると、背圧室１０２の流体圧力によりピストン１０４、ひいては圧電振動子１０５に及ぼされる力が大きくなるため、圧電振動子１０５の駆動エネルギーが増大してしまう。
本発明の目的は、圧電振動子の駆動エネルギーを低減しつつ、弁部材のリフト発生力とリフト量とを共に確保できるピエゾ式燃料噴射装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のピエゾ式燃料噴射装置によると、圧電振動子の収縮により主ピストンが背圧室の流体圧力を減圧することで、噴孔閉塞状態の弁部材が噴孔を開放する噴孔開放方向にリフトする。このとき補助ピストンは、まず拡径部と一体に所定距離移動する。そのため、燃料室に臨む拡径部の外径を見掛け上、拡径部外周の補助ピストンにより拡大できるので、大きなリフト発生力を確保できる。さらに、補助ピストンは拡径部との一体移動の後、停止して拡径部の相対移動を許容する。そのため、背圧室に臨む拡径部の外径を補助ピストンとの一体移動時よりも見掛け上、縮小することができる。これにより、背圧室に臨む主ピストンの外径に対する拡径部の外径の相対比が補助ピストンとの一体移動時に比べて見掛け上、小さくなる。したがって、主ピストンの変位量を生む圧電振動子の変位量に対する弁部材の変位量の拡大率が増大するので、大きなリフト量を確保できる。
このように請求項１に記載のピエゾ式燃料噴射装置では、圧電振動子の伸縮により動く主ピストンの外径を大きくすることなく、弁部材のリフト発生力とリフト量とを確保できるので、圧電振動子の駆動エネルギーを低減できる。
【０００９】
また、本発明の請求項１に記載のピエゾ式燃料噴射装置によると、噴孔閉塞状態の弁部材が噴孔開放方向にリフトするとき、補助ピストンは、背圧室の流体圧力と燃料室の燃料圧力との差圧により噴孔側端部の当接部を拡径部の噴孔側端面に当接させることで、その拡径部と一体となって移動することができる。また補助ピストンは、拡径部との一体移動の後、係止部に係止されることで停止できる。
本発明の請求項３に記載のピエゾ式燃料噴射装置によると、係止部は、補助ピストンの反噴孔側端面に当接することで補助ピストンを係止する。これにより、係止部による補助ピストンの係止構造を簡素にできる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載のピエゾ式燃料噴射装置によると、弁部材は、拡径部の反噴孔側端面から拡径部よりも小さい外径で背圧室に突出する突出部を有する。この突出部により背圧室の容積が小さくなるので、主ピストンが背圧室の流体圧力を減圧するときの圧力変化量が増大する。したがって、より大きなリフト発生力を得ることができる。
【００１１】
本発明の請求項５に記載のピエゾ式燃料噴射装置によると、噴孔開放方向に補助ピストンを付勢する付勢手段をさらに備えるので、補助ピストンと拡径部との一体移動時において補助ピストンの当接部を拡径部に確実に当接させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施例によるピエゾ式燃料噴射装置を図１〜図４に示す。本実施例のピエゾ式燃料噴射装置１０（以下、単に燃料噴射装置１０という）は、図示しないエンジンに搭載され、図示しないコモンレールから供給される加圧燃料をエンジンの各気筒に噴射する。燃料噴射装置１０は、ノズルボディ１２、パッキン１３、ケーシング１４、フィルタボディ１５、弁部材１６、圧電振動子１７、主ピストン１８、補助ピストン１９等を備えている。
【００１３】
ノズルボディ１２とケーシング１４とはパッキン１３を挟んで、リテーニングナット２１及びノックピン２２により締結されている。ノズルボディ１２とパッキン１３とケーシング１４とが共同して、特許請求の範囲に記載の弁ボディを構成している。ケーシング１４とフィルタボディ１５とはリテーニングナット１１により締結されている。ノズルボディ１２、パッキン１３、ケーシング１４及びフィルタボディ１５を燃料通路２３が貫通している。フィルタボディ１５に設けられた燃料通路２３の入口部２３ａに、コモンレールから供給された加圧燃料が流入する。燃料通路２３のうちフィルタボディ１５が形成する部分に、燃料中の異物を除去するフィルタ２４が配設されている。
【００１４】
ノズルボディ１２は、断面円形のニードル状を呈する弁部材１６をその中心軸Ｏ方向に往復移動可能に収容している。またノズルボディ１２は、円筒状を呈する補助ピストン１９をその中心軸Ｐ方向に往復移動可能に収容している。
具体的にノズルボディ１２は、燃料噴射部２５及び補助シリンダ部２６を有している。
【００１５】
燃料噴射部２５は、燃料通路２３の出口部２３ｂに連通する第一燃料室２７を形成している。第一燃料室２７は、燃料通路２３から流入する燃料を貯留する。弁部材１６は一端部にシート部２８が設けられ、その一端部側の主軸２９部分が第一燃料室２７に往復移動可能に挿入されている。第一燃料室２７は、主軸２９の外周で径外方向に膨らむ燃料溜まり２７ａを形成している。燃料噴射部２５には噴孔３０が設けられ、噴孔３０の開口は第一燃料室２７に連通可能である。燃料噴射部２５の噴孔３０近傍には弁座３１が設けられている。弁部材１６がその中心軸Ｏ方向の一方（図１の下側）Ａに移動してシート部２８が弁座３１に着座することで、噴孔３０が閉塞される。以下、方向Ａを噴孔閉塞方向という。一方、噴孔３０を閉塞した状態の弁部材１６が噴孔閉塞方向Ａとは逆方向（図１の上側）Ｂに移動しシート部２８が弁座３１から離座することで、噴孔３０が開放される。以下、方向Ｂを噴孔開放方向という。
【００１６】
弁部材１６の他端部側には、主軸２９よりも外径の拡大された拡径部３３が設けられており、補助シリンダ部２６はこの拡径部３３と補助ピストン１９とを収容している。補助ピストン１９の本体部２０は、拡径部３３の外周に同軸上に支持されている。換言すれば、本体部２０の内部に拡径部３３が収容されている。本体部２０の内周壁は拡径部３３の外周壁に摺接可能であり、また本体部２０の外周壁は補助シリンダ部２６の内周壁に摺接可能である。これにより補助ピストン１９は、拡径部３３に対して相対移動できると共に補助シリンダ部２６内を往復移動できる。またこれにより拡径部３３は、補助シリンダ部２６内を往復移動できる。図３に示すように、本体部２０の内周壁の中心軸Ｐ方向における長さＬ₁は、拡径部３３の中心軸Ｏ（ここでは中心軸Ｐに一致する）方向における長さＬ₀よりも長く設定されている。
【００１７】
補助ピストン１９の噴孔側端部１９ａに、拡径部３３の噴孔側端部３３ａの端面に当接可能な円環板状の当接部３４が設けられている。この当接部３４が拡径部３３に当接することで、補助ピストン１９は拡径部３３と一体に移動できる。当接部３４の内周壁は弁部材１６の主軸２９の外周壁に摺接可能である。パッキン１３の噴孔側端部１３ａの端面は平坦面に形成されている。補助ピストン１９の反噴孔側端部１９ｂの端面及び拡径部３３の反噴孔側端部３３ｂの端面は、この噴孔側端部１３ａの端面に正対し、当接可能である。補助ピストン１９と拡径部３３はパッキン１３の噴孔側端部１３ａに当接し係止されることで、噴孔開放方向Ｂへの移動が制限される。本実施例においてパッキン１３の噴孔側端部１３ａが特許請求の範囲に記載の係止部を構成しており、以下、噴孔側端部１３ａを係止部１３ａという。
【００１８】
補助シリンダ部２６はその内周壁の噴孔側部分で、補助ピストン１９の噴孔側端部１９ａ及び拡径部３３の噴孔側端部３３ａが臨む第二燃料室３５を形成している。第二燃料室３５は第一燃料室２７の燃料溜まり２７ａに連通しており、燃料溜まり２７ａから燃料が流入する。補助ピストン１９の噴孔側端部１９ａ及び拡径部３３の噴孔側端部３３ａはそれぞれ、第二燃料室３５の燃料圧力を噴孔開放方向Ｂに受けている。第二燃料室３５のうち補助ピストン１９の外部に形成される外部室３５ａ（図３及び図４参照）には、コイルばねからなる第一スプリング３６が配設されている。第一スプリング３６は補助ピストン１９を噴孔開放方向Ｂに付勢している。第一スプリング３６が特許請求の範囲に記載の付勢手段を構成している。第二燃料室３５のうち、当接部３４が拡径部３３から離間するとき補助ピストン１９の内部に形成される内部室３５ｂ（図４参照）には、当接部３４と主軸２９との間のクリアランスを通じて外部室３５ａの燃料が流入する。第一燃料室２７と第二燃料室３５とが共同して特許請求の範囲に記載の燃料室を構成している。
【００１９】
補助シリンダ部２６はその内周壁の反噴孔側部分で、補助ピストン１９の反噴孔側端部１９ｂ及び拡径部３３の反噴孔側端部３３ｂが臨む第一背圧室３７を形成している。第一背圧室３７には、補助ピストン１９と弁部材１６との間（すなわち当接部３４と主軸２９との間及び本体部２０と拡径部３３との間）のクリアランスを通じて第二燃料室３５の燃料が流入する。あるいは補助ピストン１９と補助シリンダ部２６との間のクリアランスを通じて、第二燃料室３５の燃料が第一背圧室３７に流入する。補助ピストン１９の反噴孔側端部１９ｂ及び拡径部３３の反噴孔側端部３３ｂはそれぞれ、第一背圧室３７の燃料圧力を噴孔閉塞方向Ａに受けている。
【００２０】
パッキン１３は、弁部材１６の中心軸Ｏ方向に延びる中心孔３９を有している。この中心孔３９の内周壁で第二背圧室４０が形成されている。第二背圧室４０は第一背圧室３７よりも小径に形成されている。第二背圧室４０はその噴孔側端部で第一背圧室３７に連通しており、第一背圧室３７から燃料が流入する。弁部材１６の反シート部側端部には突出部４１が設けられている。突出部４１は、拡径部３３の反噴孔側端部３３ｂの端面から拡径部３３よりも小さい外径で第一背圧室３７及び第二背圧室４０に突出している。突出部４１の外周には第一背圧室３７と第二背圧室４０とに跨るようにして、コイルばねからなる第二スプリング４２が配設されている。第二スプリング４２は弁部材１６の拡径部３３を噴孔閉塞方向Ａに付勢している。第二スプリング４２は第一スプリング３６よりもセット荷重が大きくされている。尚、中心孔３９の反噴孔側端部に圧入されたスペーサ４３の中心軸方向厚さを調整することで、第二スプリング４２の荷重を変更できる。
【００２１】
ケーシング１４は固定部４５及び主シリンダ部４６を有している。固定部４５は圧電振動子１７を弁部材１６の中心軸Ｏに平行な方向に伸縮可能に収容している。圧電振動子１７の反噴孔側端部１７ｂは、固定部４５に固定された固定パッキン４７に接合されている。これにより圧電振動子１７は、給電線４４を通じて供給される駆動エネルギーに応じて伸縮し、噴孔側端部１７ａを主シリンダ部４６内に進退させることができる。主シリンダ部４６は、円柱状に形成された主ピストン１８をその中心軸Ｑ方向に往復移動可能に収容している。主ピストン１８の外径は、弁部材１６の拡径部３３及び補助ピストン１９の外径よりも大きく設定されている。主ピストン１８の中心軸Ｑは、弁部材１６の中心軸Ｏに平行に延びている。主シリンダ部４６の外周壁とそれに摺接可能な主ピストン１８の内周壁との間はＯリング４８によりシールされている。主ピストン１８の反噴孔側端部１８ｂはその端面において圧電振動子１７の噴孔側端部１７ａの端面に当接している。これにより主ピストン１８は、圧電振動子１７の伸縮に伴い主シリンダ部４６内を往復移動できる。
【００２２】
主シリンダ部４６はその内周壁の噴孔側部分で、主ピストン１８の噴孔側端部（反圧電振動子側端部）１８ａが臨む第三背圧室５０を形成している。第三背圧室５０の反噴孔側端部（主ピストン側端部）は第一背圧室３７及び第二背圧室４０の双方よりも大径に形成され、また第三背圧室５０の噴孔側端部は第一背圧室３７及び第二背圧室４０の双方よりも小径に形成されている。これにより、主ピストン１８は補助ピストン１９及び弁部材１６に当接しないようになっている。第三背圧室５０はその噴孔側端部で第二背圧室４０の反噴孔側端部に連通しており、第二背圧室４０から燃料が流入する。主ピストン１８は、第三背圧室５０の燃料圧力を噴孔開放方向Ｂに受けている。第一背圧室３７と第二背圧室４０と第三背圧室５０とが共同して特許請求の範囲に記載の背圧室を構成している。第三背圧室５０には、皿ばねからなる第三スプリング５１が配設されている。第三スプリング５１は主ピストン１８を噴孔開放方向Ｂに付勢している。
【００２３】
次に、燃料噴射装置１０の作動について説明する。
圧電振動子１７に駆動エネルギーが供給されているとき、圧電振動子１７は伸長し第三スプリング５１の付勢力に抗して主ピストン１８を噴孔閉塞方向Ａに押圧するので、主ピストン１８は第三背圧室５０の容積を最小にした状態となる。このとき、第一、第二及び第三背圧室３７，４０，５０の燃料圧力は、第一及び第二燃料室２７，３５の燃料圧力と等しくなる。またこのとき、弁部材１６と補助ピストン１９とは、第一背圧室３７の燃料圧力による力及び第二スプリング４２の付勢力により、第二燃料室３５の燃料圧力による力及び第一スプリング３６の付勢力等に抗して噴孔閉塞方向Ａに押されている。これにより弁部材１６のシート部２８が弁座３１に着座して噴孔３０が閉塞されるため、第一燃料室２７の燃料は噴射されない。
【００２４】
弁部材１６が噴孔３０を閉塞する状態で圧電振動子１７に供給されている駆動エネルギーを放出させると、圧電振動子１７が収縮する。すると、主ピストン１８は第三スプリング５１の付勢力により噴孔開放方向Ｂに移動する。これにより主ピストン１８は、第三背圧室５０の燃料圧力を減少させ、さらには第三背圧室５０に連通する第二背圧室４０及び第一背圧室３７の燃料圧力を減少させる。弁部材１６は、その減少した第一背圧室３７の燃料圧力と第一燃料室２７及び第二燃料室３５の燃料圧力との差圧による力を拡径部３３やシート部２８等で受けることで、第二スプリング４２の付勢力に抗して噴孔開放方向Ｂに移動する。このとき補助ピストン１９は、減少した第一背圧室３７の燃料圧力と第二燃料室３５の燃料圧力との差圧による力に加え、第一スプリング３６の付勢力を受ける。これにより補助ピストン１９は、弁部材１６の拡径部３３に当接部３４を確りと当接させつつ、拡径部３３と一体となって移動する。
【００２５】
補助ピストン１９及び拡径部３３が図３に示す距離ｄだけ一体移動すると、図４に示すように補助ピストン１９は係止部１３ａに当接し係止されるため、停止する。本実施例では、補助ピストン１９の本体部２０についてその内周壁の中心軸方向長さＬ₁を拡径部３３の中心軸方向長さＬ₀よりも長く設定しているので、補助ピストン１９が係止部１３ａに係止されても、拡径部３３は係止されない。したがって、補助ピストン１９に対する拡径部３３の相対移動が許容される。これにより弁部材１６は、拡径部３３が係止部１３ａに当接し係止されるまで噴孔開放方向Ｂへの移動を継続する。
【００２６】
このように燃料噴射装置１０によると、弁部材１６のリフト初期には、補助ピストン１９が拡径部３３と一体に動く。そのため図３に示すように、第二燃料室３５に臨む拡径部３３の外径が、見掛け上、拡径部３３の本来の外径ｒ₀に補助ピストン１９の本体部２０の肉厚ｔを加えた径、すなわち本体部２０の外径ｒ₁となるので、補助ピストン１９がない場合に比べリフト発生力が増大される。特に本実施例では、突出部４１が第一背圧室３７及び第二背圧室４０に突出し、第一、第二及び第三背圧室３７，４０，５０全体の容積が小さくされることで、主ピストン１８による背圧室３７，４０，５０の圧力減少量が増大されている。そのため、より大きなリフト発生力が得られる。
【００２７】
さらに燃料噴射装置１０によると、補助ピストン１９及び拡径部３３（弁部材１６）が距離ｄだけ一体移動した後には、図４に示すように補助ピストン１９が係止部１３ａの作用によって止まり、拡径部３３が単独でリフトする。そのため図４に示すように、第一背圧室３７に臨む拡径部３３の外径が、見掛け上、上記リフト初期時のｒ₁よりも小さな拡径部３３単体の外径ｒ₀となる。これにより、第一背圧室３７に連通した第三背圧室５０に臨む主ピストン１８の外径ｒ₂（図２参照）に対し定義される拡径部３３の外径の相対比は、見掛け上、リフト初期時のｒ₁／ｒ₂よりも小さなｒ₀／ｒ₂となる。したがって、主ピストン１８の変位量に対する拡径部３３の変位量の拡大率、すなわち圧電振動子１７の収縮変位量に対する弁部材１６のリフト量の拡大率がリフト初期時よりも増大するため、弁部材１６のリフト量が充分に確保される。
【００２８】
上述したように燃料噴射装置１０では、圧電振動子１７により駆動される主ピストン１８の外径ｒ₂を大きくすることなく、弁部材１６のリフト発生力とリフト量とを確保できるので、噴孔３０の閉塞状態で圧電振動子１７に供給する駆動エネルギーを低減できる。
【００２９】
以上のようにして補助ピストン１９及び拡径部３３の一体移動と補助ピストン１９に対する拡径部３３の相対移動とを伴いつつ弁部材１６が噴孔開放方向Ｂに移動することで、弁部材１６のシート部２８が弁座３１から離座して噴孔３０が開放される。よって、第一燃料室２７の燃料が噴孔３０から噴射される。
【００３０】
尚、上記実施例では、補助ピストン１９を係止する係止部が、補助ピストン１９の反噴孔側端部１９ｂの端面に当接するパッキン１３の噴孔側端部１３ａにより比較的簡素に構成されているが、例えば補助ピストンの外周壁に設けた溝に係合することで補助ピストンを係止する係止部を採用してもよい。
【００３１】
さらに上記実施例では、円柱状を呈する主ピストン１８の中心軸Ｑが弁部材１６の中心軸Ｏに平行に延び、その主ピストン１８の噴孔側端部１８ａが背圧室としての第三背圧室５０に臨んでいるが、円柱状の主ピストンはその一端部が背圧室に臨んでいればよい。したがって、主ピストンを弁部材の中心軸線上に同軸に配設したり、主ピストンの中心軸が弁部材の中心軸線に対して交差する、あるいはねじれの位置関係となるように主ピストンを配設してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例によるピエゾ式燃料噴射装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるピエゾ式燃料噴射装置の主要部を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例によるピエゾ式燃料噴射装置の作動を説明するための断面図である。
【図４】本発明の一実施例によるピエゾ式燃料噴射装置の作動を説明するための断面図である。
【図５】従来のピエゾ式燃料噴射装置を示す断面図である。
【図６】従来のピエゾ式燃料噴射装置の主要部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
１０ピエゾ式燃料噴射装置
１２ノズルボディ（弁ボディ）
１３パッキン（弁ボディ）
１３ａパッキンの噴孔側端部（係止部）
１４ケーシング（弁ボディ）
１６弁部材
１７圧電振動子
１８主ピストン
１８ａ主ピストンの噴孔側端部
１９補助ピストン
１９ａ補助ピストンの噴孔側端部
１９ｂ補助ピストンの反噴孔側端部
２０本体部
２７第一燃料室（燃料室）
３０噴孔
３３拡径部
３３ａ拡径部の噴孔側端部
３３ｂ拡径部の反噴孔側端部
３４当接部
３５第二燃料室（燃料室）
３６第一スプリング（付勢手段）
３７第一背圧室（背圧室）
４０第二背圧室（背圧室）
４１突出部
５０第三背圧室（背圧室）

Claims

燃料室及び背圧室を形成し、前記燃料室の燃料を噴射する噴孔を有する弁ボディと、
通電により伸縮する圧電振動子と、
円柱状を呈し、前記圧電振動子の伸縮に伴い中心軸方向に往復移動可能であり、一端部が前記背圧室に臨む主ピストンと、
断面円形のニードル状を呈し、中心軸方向に往復移動することで前記噴孔を開閉可能な弁部材であって、前記主ピストンよりも小径となるように拡径された拡径部を有し、前記拡径部の噴孔側端部が前記燃料室に臨みその燃料室の燃料圧力を前記噴孔を開放する噴孔開放方向に受け、前記拡径部の反噴孔側端部が前記背圧室に臨みその背圧室の流体圧力を前記噴孔を閉塞する噴孔閉塞方向に受ける弁部材と、
前記主ピストンよりも小径の円筒状を呈し、前記拡径部の外周に同軸上に支持されて前記拡径部との一体移動及び前記拡径部に対する相対移動が共に可能であり、噴孔側端部が前記燃料室に臨みその燃料室の燃料圧力を前記噴孔開放方向に受け、反噴孔側端部が前記背圧室に臨みその背圧室の流体圧力を前記噴孔閉塞方向に受ける補助ピストンと、
を備え、
前記弁ボディは、前記補助ピストンを係止可能な係止部を有し、
前記補助ピストンは、前記拡径部の前記噴孔側端部に当接可能な当接部を前記噴孔側端部に有し、
前記圧電振動子の収縮により前記主ピストンが前記背圧室の流体圧力を減圧することで、噴孔閉塞状態の前記弁部材が前記噴孔開放方向にリフトするとき、前記補助ピストンは、前記背圧室の流体圧力と前記燃料室の燃料圧力との差圧により前記当接部を前記拡径部に当接させ前記拡径部と一体となって所定距離前記弁ボディに対し相対移動した後、前記係止部に係止され前記弁ボディに対する相対移動を停止しつつ前記拡径部の前記弁ボディに対する相対移動を許容することを特徴とするピエゾ式燃料噴射装置。
前記拡径部の外周壁に摺接する前記補助ピストンの内周壁の中心軸方向長さは、前記拡径部の中心軸方向長さよりも長く設定されることを特徴とする請求項１に記載のピエゾ式燃料噴射装置。
前記係止部は、前記補助ピストンの反噴孔側端面に当接することで前記補助ピストンを係止することを特徴とする請求項１又は２に記載のピエゾ式燃料噴射装置。
前記弁部材は、前記拡径部の反噴孔側端面から前記拡径部よりも小さい外径で前記背圧室に突出する突出部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のピエゾ式燃料噴射装置。
前記噴孔開放方向に前記補助ピストンを付勢する付勢手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のピエゾ式燃料噴射装置。